KR101011887B1 - 해양관측용 부표 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해양관측용 부표를 개시한다.

본 발명에 따른 해양관측용 부표는 해수면에 뜨는 부상체와, 이 부상체에 장착되어 해수상태를 감지 및 수집하는 해수 측정기와, 상기 해수 측정기와 연결되어 데이터를 전송받으며 무선통신망을 이용하여 원격지에 수집 데이터를 교류하는 무선 중계기와, 상기 해수 측정기와 무선 중계기로 전원을 공급하는 솔라전원 공급장치로 구성되는 해양관측용 부표에 있어서, 상기 부상체는 중공의 원구 형태로 구비되면서 상부통체와 하부통체로 분리되며, 상기 상부통체는 외면으로 솔라셀이 부착되고 내면으로는 회로기판과 무선 중계기가 탑재된 상태에서 수밀 유지를 위한 수밀 충진재가 충진되며, 상기 하부통체는 차지 컨트롤러와 배터리 및 해수 측정기가 탑재된 상태에서 밸런스 유지를 위한 중량 충진재가 충진되는 구성이다.

상기와 같이 구성되는 해양관측용 부표는 부상체가 원구 형태로 제공되므로 안정된 밸런스 유지를 이룰 수 있으며, 솔라셀은 상기 부상체의 곡면을 따라 부착되므로 효율성을 높일 수 있다. 그리고, 부상체의 내부에는 충진재가 충진되어 있어 일부 파손시에도 그 기능성을 유지할 수 있는 이점이 있다.

솔라, 해수, 부상체, 원구, 부표

Description

해양관측용 부표{Buoy for oceanographic observation}

도 1은 본 발명에 따른 해양관측용 부표를 나타낸 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 해양관측용 부표의 내부구성을 개략적으로 나타낸 분리 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 부상체 2 : 해수 측정기

3 : 무선 중계기 4 : 솔라전원 공급장치

10 : 상부통체 15 : 수밀 충진재

20 : 하부통체 22 : 연결고리

24 : 밸런스 웨이트 25 : 중량 충진재

본 발명은 해양관측용 부표에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 해수의 온도나 유속 등의 각종 정보를 검출 및 데이터화하여 원격지로 무선 송출하는 해양관측용 부표에 관한 것이다.

현대 사회는 산업화·공업화 등으로 인한 이산화탄소와 같은 공해물질의 배 출량 증가 및, 산림 파괴 등으로 기온이 상승하는 지구 온난화 현상과 엘니뇨 현상 등으로 인한 급격한 환경변화가 이루어지고 있다. 이로 인해 이동성 해양생물의 급격한 번식과 이동을 유발하여 결과적으로 양어장이나 양식장에 막대한 피해를 발생시키는 것은 물론이고 원자력 발전소의 경우에는 취수구를 통해서 이동성 해양생물이 유입되어 취수구를 막히게 하거나 바닷물의 흐름을 방해하여 발전소의 가동을 중단시키거나 발전소의 출력을 저하시키는 문제점을 일으키고 있다.

따라서, 이를 방지하기 위해 종래에는 실험실에 분석·측정하기 위한 시료 채집(sampling)과, 수감부(受感部)를 바닷속에 두고 전기적으로 계측하는 현장측정(situmeasu- rement)이 이용되고 있다. 여기서, 상기 시료채집은 정기적으로 해당 지역의 해수를 일일이 수거하여 현미경으로 점경하는 작업을 통해 수질을 판단하는 것을 말하며, 이러한 수질 판단 작업은 해당지역마다 개별적으로 수행되므로 정보자료의 공유가 원활히 이뤄지지 않는 단점이 있으며, 수질 판단에 소요되는 막대한 인력과 시간이 중복 투입되는 문제점이 있다.

그리고, 상기 현장측정은 측기를 탑재하는 플랫폼으로 관측탑· 관측선·잠수조사선·항공기·인공위성·표류부상체나 계류부상체 등 부상체시스템을 이용한 것을 말하며, 크게 나누어 관측탑·계류부상체와 같이 어떤 지점에서 장기간에 걸쳐 자료를 모으는 것과, 관측선·잠수조사선 등과 같이 넓은 범위에서 순간적 자료를 모으는 것이 있다.

그러나, 이와 같은 현장측정은 관측선 및 조사선 등을 이용하므로 이동이 자유롭기는 하나 막대한 인력과 장비를 현장에 상주시켜야 할 뿐만 아니라 장기간에 걸쳐 지속적인 관측이 불가능한 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 전원부를 내장하여 무인으로 동작되면서 측정한 각종 정보를 원격지로 무선송출할 수 있도록 한 해양관측용 부표를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 해양관측용 부표는, 해수면에 뜨는 부상체와, 이 부상체에 장착되어 해수상태를 감지 및 수집하는 해수 측정기와, 상기 해수 측정기와 연결되어 데이터를 전송받으며 무선통신망을 이용하여 원격지에 수집 데이터를 교류하는 무선 중계기와, 상기 해수 측정기와 무선 중계기로 전원을 공급하는 솔라전원 공급장치로 구성되는 해양관측용 부표에 있어서, 상기 부상체는 중공의 원구 형태로 구비되면서 상부통체와 하부통체로 분리되며, 상기 상부통체는 외면으로 솔라셀이 부착되고 내면으로는 회로기판과 무선 중계기가 탑재된 상태에서 수밀 유지를 위한 수밀 충진재가 충진되며, 상기 하부통체는 차지 컨트롤러와 배터리 및 해수 측정기가 탑재된 상태에서 밸런스 유지를 위한 중량 충진재가 충진되는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 한 특징으로서, 상기 상부통체는 무선 중계기의 안테나가 돌출되는 관통구멍을 형성하고, 이 관통구멍은 패킹재에 의해 수밀이 유지되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 다른 특징으로서, 상기 상부통체와 하부통체는 상호 접 하는 접촉 외주면으로 나사체결을 위한 나사선부가 각각 형성되어 상호 나사체결에 의해 결합되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 하부통체는 외면 하부중앙에 연결고리가 일체로 형성되고, 이 연결고리에는 와이어의 일단이 연결되며, 이 와이어는 그 끝단에 하중에 의해 수직으로 늘어진 밸런스 웨이트가 연결되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 하부통체는 하측으로 상기 해수 측정기를 구성하는 센서를 배선 와이어로 연결하여 외부에 노출될 수 있게 와이어가 통과하는 관통구멍이 형성되며, 이 관통구멍은 패킹재에 의해 수밀이 유지되는 것에 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하 본 발명에 따른 원격 해수감지 시스템의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 해양관측용 부표를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 해양관측용 부표의 내부구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.

그리고 도 3은 본 발명에 따른 해양관측용 부표의 적용 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.

이에 나타내 보인 바와 같이 본 발명에 따른 해양관측용 부표는 크게 외체를 형성하는 것으로 해수면에 부력을 받아 떠 있는 부상체(1)와, 이 부상체(1)에 장착되어 해수상태를 감지 및 수집하는 해수 측정기(2)와, 상기 해수 측정기(2)와 연결되어 데이터를 전송받으며 무선통신망을 이용하여 원격지에 수집 데이터를 교류하는 무선 중계기(3)와, 상기 해수 측정기(2)와 무선 중계기(3)로 전원을 공급하는 솔라전원 공급장치(4)로 구성된다.

먼저 상기 부상체(1)는 중공의 원구 형태로 구비되면서 상부통체(10)와 하부통체(20)로 분리되는 구성이다.

상기 상부통체(10)는 외면으로 태양 전지판인 솔라셀(4a)이 곡면을 따라 부착되고 내면으로는 마이컴이 탑재된 회로기판(5)과 무선 중계기(3)가 탑재된 상태에서 수밀 유지를 위한 수밀 충진재(15)가 충진된다. 이러한 솔라셀(4a)은 도면에 나타내지는 않았으나 솔라전원 공급장치(4)를 구성하는 차지 컨트롤러(4b)에 배선된다.

한편, 상기 수밀 충진재(15)로는 우레탄 폼이 사용되며, 이러한 수밀 충진재(15)는 상부통체(10)가 외력에 의해 파손되는 경우에도 부력에 영향을 미치지 않도록 하면서 내부 회로를 보호하는 역할을 한다.

그리고, 상기 상부통체(10)는 상부측에 무선 중계기(3)의 안테나(3a)가 외부 로 돌출될 수 있도록 관통구멍을 형성하며, 상기 관통구멍은 도시하지는 않았으나 합성수지로 된 패킹재에 의해 수밀이 유지되는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성되는 상기 상부통체(10)는 부식을 방지하면서 강도가 우수한 강화플라스틱(FRP)으로 성형되며, 이러한 상부통체(10)는 외면을 유리섬유로 강화한 불포화 폴리에스테르 수지를 후막으로 코팅하는 것이 바람직하다.

상기 하부통체(20)는 솔라전원 공급장치(4)를 구성하는 차지 컨트롤러(4b)와 배터리(4c)가 탑재된 상태에서 밸런스 유지를 위한 중량 충진재(25)가 충진되는 구성이며, 이때의 상기 차지 컨트롤러(4b)는 솔라셀(4a)을 통해 생성된 전원을 상기 회로기판(5)과 무선 중계기(3) 등으로 전원을 인가하고 잉여전력을 배터리(4c)에 충전시키는 역할을 하며, 상기 배터리(4c)는 통상의 축전지가 사용도어도 무방하다.

또한, 상기 하부통체(20)에 충진되는 중량 충진재(25)는 상기 우레탄 폼에 금속이나 시멘트 등을 배합하여 사용될 수 있다.

이러한 상기 하부통체(20)는 전술한 상부통체(10)와 마찬가지로 부식을 방지하면서 강도가 우수한 강화플라스틱(FRP)으로 성형되며, 이러한 상부통체(10)는 외면을 유리섬유로 강화한 불포화 폴리에스테르 수지를 후막으로 코팅하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 하부통체(20)는 상기 상부통체(10)와 결합된 뒤 해수면에 뜬 상태에서 그 무게중심이 하부에 위치하도록 하여 전도되는 것을 방지하는 균형유지를 위한 중량물인 밸런스 웨이트(24)가 와이어(23)로 연결되는 구조이다. 즉, 상기 하부통체(20)는 외면 하측 중앙에 연결고리(22)가 일체로 형성되며, 이 연결고리(22)에는 소정의 무게를 갖는 금속 또는 광석으로 된 중량물인 밸런스 웨이트(24)가 와이어(23)로 연결되는 구조이다. 이러한 밸런스 웨이트(24)는 하중에 의해 수직으로 늘어진 상태로 상기 하부통체(20)가 해류에 의해 급속히 이동하는 것을 방지하게 되며 와이어(23)의 길이와 밸런스 웨이트(24)의 중량을 적절히 조절하여 선박의 닻 역할을 수행할 수 있다.

또한, 상기와 같이 구성되는 하부통체(20)는 해수 측정기(2)를 구성하는 각종 센서(s)를 수중으로 인출하여 외부에 노출될 수 있게 배선 와이어(w)가 통과하는 관통구멍이 형성되며, 이러한 관통구멍은 패킹재(미도시)에 의해 수밀이 유지되게 구비되는 구성이다. 여기서, 상기 해수 측정기(2)를 구성하는 센서(s)는 온도,조류 유속, 미생물, 적조 등을 수집하게 되며, 수집된 정보는 상부통체(10)내의 회로기판(5)에 탑재된 마이컴으로 인가될 수 있도록 배선된다.

한편, 상기와 같이 구성되는 상부통체(10)와 하부통체(20)는 상호 접하는 접촉 외주면으로 나사선부(11),(21)가 각각 형성되어 상호 나사체결을 통해 결합되어지는 구조이며, 수밀 유지를 위해 상부통체(10)와 하부통체(20) 사이에 도시하지는 않았으나 패킹링이 구비되는 것이 바람직하다. 그리고 상기 상부통체(10)와 하부통체(20)는 상호 접하는 면이 개방된 형태로 구비되어도 무방하나 각각의 접하는 부분을 즉, 상부통체(10)와 하부통체(20)가 서로 마주보는 개방된 부분을 판재형의 부재로 차폐시킬 수 있으며, 이때의 상기 각 판재형의 부재는 상부통체(10)의 내부 에 탑재된 전장품과 하부통체(20)의 내부에 탑재된 전장품간의 배선을 위하여 관통구멍이 형성된다.

상기 무선 중계기(3)는 해수 측정기(2)를 통해 수집한 각종 정보를 무선통신망을 이용하여 원격지에 전송하는 것으로, 도시하지는 않았으나 CDMA2000 기반의 무선이동 통신모뎀과, 이를 제어하기 위한 통신 제어기를 포함하여 구성되며 이는 공지의 기술을 사용하므로 상세한 설명은 생략한다.

상기와 같이 구성되는 해양관측용 부표는 상부통체(10)와 하부통체(20)가 나사체결로 결합되어 원구 형태로 제공되면서, 상기 하부통체(20)가 상부통체(10)에 비해 중량이 크고 밸런스 웨이트(24)가 연결되어 있으므로 밸런스 상태를 양호하게 유지시킬 수 있다.

이러한 해양관측용 부표는 솔라셀(4a)을 갖는 솔라전원 공급장치(4)를 통해 각 전장품에 전원을 공급하므로 무인관리가 가능하며, 각종 센서로 구성된 해수 측정기(2)를 통해 해수의 온도와 조류유속 및 적조 및 미생물 분포량 등을 검출하게 된다. 이렇게 검출된 각종 정보는 무선 중계기(3)를 통해 원격지에 위치한 관제서버에 전송되게 된다.

이와 같은 구성에 의해 원격지에 위치한 관제서버는 감시 대상지역의 해수상태를 실시간으로 분석 관리할 수 있게 된다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정하는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위 를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

상기와 같이 구성되고 작용되는 해양관측용 부표는 감시 대상지역에 대한 해수상태를 원격감시 및 관리할 수 있으며, 특히, 태양전지를 이용한 자가 운용방식이므로 별도의 관리가 필요 없을 뿐만 아니라 수집된 데이터는 무선통신을 이용하여 원격지에 전송되므로 경제적인 시스템 운용이 가능하게 되는 이점이 있다.

특히, 부상체가 원구 형태로 제공되므로 안정된 밸런스 유지를 이룰 수 있으며, 솔라셀은 상기 부상체의 곡면을 따라 부착되므로 효율성을 높일 수 있다. 그리고, 부상체의 내부에는 충진재가 충진되어 있어 일부 파손시에도 그 기능성을 유지할 수 있는 이점이 있다.

따라서, 양식장이나 양어장 인근 해역에서 발생하는 유해성 적조생물의 유입 등을 원천적으로 검출할 수 있게 되므로 신속한 대책수립을 가능하게 하는 유용한 효과를 제공한다. 또한, 원자력 발전소의 경우에도 취수구 근방의 이동성 해양생물의 유입을 감지하여 적절한 대책마련을 가능하게 하는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 해수면에 뜨는 부상체와, 이 부상체에 장착되어 해수상태를 감지 및 수집하는 해수 측정기와, 상기 해수 측정기와 연결되어 데이터를 전송받으며 무선통신망을 이용하여 원격지에 수집 데이터를 교류하는 무선 중계기와, 상기 해수 측정기와 무선 중계기로 전원을 공급하는 솔라전원 공급장치로 구성되는 해양관측용 부표에 있어서,

   상기 부상체는 중공의 원구 형태로 구비되면서 상부통체와 하부통체로 분리되며, 상기 상부통체는 외면으로 솔라셀이 부착되고 내면으로는 전장품을 회로적으로 연결하는 회로기판과 무선 중계기가 탑재된 상태에서 수밀 유지를 위한 수밀 충진재가 충진되며, 상기 하부통체는 차지 컨트롤러와 배터리 및 해수 측정기가 탑재된 상태에서 밸런스 유지를 위한 중량 충진재가 충진되는 것을 특징으로 하는 해양관측용 부표.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 상부통체는 무선 중계기의 안테나가 돌출되는 관통구멍을 형성하고, 이 관통구멍은 패킹재에 의해 수밀이 유지되는 것을 특징으로 하는 해양관측용 부표.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 상부통체와 하부통체는 상호 접하는 접촉 외주면으로 나사체결을 위한 나사선부가 각각 형성되어 상호 나사체결에 의해 결합되는 것 을 특징으로 하는 해양관측용 부표.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 하부통체는 외면 하부중앙에 연결고리가 일체로 형성되고, 이 연결고리에는 와이어의 일단이 연결되며, 이 와이어는 그 끝단에 하중에 의해 수직으로 늘어진 밸런스 웨이트가 연결되는 것을 특징으로 하는 해양관측용 부표.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 하부통체는 하측으로 상기 해수 측정기를 구성하는 센서를 배선 와이어로 연결하여 외부에 노출될 수 있게 와이어가 통과하는 관통구멍이 형성되며, 이 관통구멍은 패킹재에 의해 수밀이 유지되는 것을 특징으로 하는 해양관측용 부표.

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